淺論高中數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)性

宋英琦 洛陽(yáng)市欒川縣第一高級(jí)中學(xué)

前言：在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展的初始階段，是與數(shù)學(xué)知識(shí)相伴相生的，數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展的影響是顯而易見的，在計(jì)算機(jī)編程、圖形轉(zhuǎn)換和編碼的過程中，都不可避免的要應(yīng)用到數(shù)學(xué)知識(shí)，只有具備扎實(shí)的高中數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，并與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合創(chuàng)新，才能夠?yàn)殚_拓計(jì)算機(jī)的未來發(fā)展方向奠定良好的前提條件。

1. 高中數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

（一）高中數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)編程中的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序的過程中，不可避免的要應(yīng)用到數(shù)學(xué)計(jì)算，這也對(duì)編程人員的數(shù)學(xué)知識(shí)掌握程度提出了較高的要求。只有具備良好的數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，才能夠結(jié)合編程的實(shí)際需求，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合和運(yùn)用，完成程序設(shè)計(jì)。具體而言，在計(jì)算機(jī)編程過程中，主要應(yīng)用的是數(shù)值計(jì)算部分的知識(shí)，需要建立在明確數(shù)值偏差的基礎(chǔ)上，將所獲取的數(shù)據(jù)信息輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)而完成運(yùn)算。數(shù)學(xué)運(yùn)算過程較為抽象，需要編程人員深入理解算術(shù)過程，并建立起數(shù)值運(yùn)算與圖形學(xué)等知識(shí)的有機(jī)關(guān)聯(lián)，這也為高中數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用指明了方向。在編程的過程中，應(yīng)樹立相應(yīng)的數(shù)學(xué)思維，結(jié)合數(shù)學(xué)的求解方法，尋找合適的編程方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行空間的節(jié)約，提升程序的運(yùn)行速率，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的優(yōu)化，提升程序設(shè)定的科學(xué)性。例如，針對(duì)Python編程知識(shí)的學(xué)習(xí)，應(yīng)從Python2.5編程、Python3.0以上最新編程教程入手，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)提供的Python入門經(jīng)典教程，實(shí)現(xiàn)對(duì)編程基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，再結(jié)合自身所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)，借助于老師講課的視頻教程，進(jìn)行學(xué)習(xí)，尋找高中數(shù)學(xué)知識(shí)與編程的結(jié)合點(diǎn)，以此來理解數(shù)學(xué)知識(shí)與計(jì)算機(jī)編程的關(guān)聯(lián)性。

（二）高中數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)編碼中的應(yīng)用

十八世紀(jì)，二進(jìn)制被首次提出，這也構(gòu)成了計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的雛形，實(shí)際上，二進(jìn)制屬于數(shù)學(xué)知識(shí)，通過將二進(jìn)制應(yīng)用于計(jì)算機(jī)編碼過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的有效計(jì)算和存儲(chǔ)，通過促進(jìn)原始數(shù)據(jù)向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，有助于構(gòu)建二進(jìn)制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)運(yùn)算的解決，提升數(shù)學(xué)計(jì)算的速率和準(zhǔn)確率。同時(shí)，促進(jìn)原始數(shù)據(jù)向二進(jìn)制轉(zhuǎn)化，還有助于將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以補(bǔ)碼的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，分別采用1和0表示開和關(guān)。但在二進(jìn)制系統(tǒng)中，只能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)1和0符號(hào)代碼的處理，不能夠處理其他數(shù)據(jù)。例如，在日常生活中，為了建立兩臺(tái)不同計(jì)算機(jī)之間的有效通信，需要借助于兩組二進(jìn)制數(shù)據(jù)串行或者并行來實(shí)現(xiàn)。

（三）高中數(shù)學(xué)在計(jì)算機(jī)圖形中的應(yīng)用

線性代數(shù)知識(shí)在計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)建過程中是最為基礎(chǔ)的部分，通過構(gòu)建線性方程組和矩陣，有助于形成計(jì)算機(jī)發(fā)展的核心。矢量是圖形學(xué)不可或缺的內(nèi)容，通常情況下，將X軸、Y軸和Z軸稱為矢量，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形平移、縮放和旋轉(zhuǎn)的精準(zhǔn)描述。與此同時(shí)，采用矩陣方法對(duì)圖形進(jìn)行描述，也是一種常見方法，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，許多計(jì)算機(jī)問題的解決，都需要應(yīng)用矩陣方程組進(jìn)行求解，這也要求計(jì)算機(jī)從業(yè)人員具備扎實(shí)的線性代數(shù)知識(shí)基礎(chǔ)。

概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)在計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程中也十分常見。統(tǒng)計(jì)學(xué)通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的科學(xué)評(píng)判，并實(shí)現(xiàn)對(duì)未來發(fā)展的科學(xué)預(yù)測(cè)，概率論有助于深入挖掘?qū)ο蟮谋举|(zhì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)事件發(fā)生概率的合理推測(cè)。在計(jì)算機(jī)圖形的構(gòu)建過程中，需要借助于概率和統(tǒng)計(jì)知識(shí)對(duì)未知事件進(jìn)行預(yù)測(cè)，形成人機(jī)交互技術(shù)。

2. 計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)于高中學(xué)生提出的要求

高中階段我們所進(jìn)行的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，對(duì)于今后有志于從事計(jì)算機(jī)行業(yè)的我們來說有著非常重要的影響，所以在高中階段就應(yīng)當(dāng)打下良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和形成良好的數(shù)學(xué)思想，并積極嘗試在今后的學(xué)習(xí)和生活中，充分運(yùn)用所學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí)原理解決現(xiàn)實(shí)問題和困境。

首先，高中學(xué)生在高中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)不斷夯實(shí)數(shù)學(xué)技術(shù)知識(shí)，其中微積分知識(shí)的學(xué)習(xí)是高中數(shù)學(xué)高二、高三階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)也是學(xué)生在接觸高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之前的知識(shí)過度。學(xué)生在進(jìn)行數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視對(duì)于微積分等重要數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和思考，在奠定堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)后，學(xué)生可以通過其他學(xué)習(xí)途徑，了解當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，了解計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)之間的相互依存的關(guān)系，形成數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思路。

其次，高中學(xué)生所進(jìn)行的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，還應(yīng)當(dāng)以建立數(shù)學(xué)思維為目標(biāo)。數(shù)學(xué)思維的本質(zhì)是基于客觀事實(shí)的邏輯思維，學(xué)生只有掌握了數(shù)學(xué)邏輯思維，才能夠在現(xiàn)實(shí)生活中形成對(duì)于事物的理性分析的能力。而理性分析的能力則是計(jì)算機(jī)編程中的基礎(chǔ)能力，是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的需求之一，因此，應(yīng)重視對(duì)高中生數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)。

再者，應(yīng)從意識(shí)上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，應(yīng)建立起數(shù)學(xué)思維與計(jì)算機(jī)思想的有效連接，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解答計(jì)算機(jī)編程過程中的困惑，融會(huì)貫通，為計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)的學(xué)習(xí)奠定良好的前提條件。平時(shí)在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)時(shí)應(yīng)該多嘗試將數(shù)學(xué)知識(shí)融入到編程過程中，借助于多種途徑，培養(yǎng)對(duì)編程的興趣。計(jì)算機(jī)編碼的過程較為枯燥，若想培養(yǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)編碼的興趣，高中生也可積極參加一些計(jì)算機(jī)編程大賽等活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)編程工作的趣味性，獲取計(jì)算機(jī)編程的靈感。

結(jié)論：綜上所述，可將計(jì)算機(jī)視為數(shù)學(xué)的衍生學(xué)科，充分認(rèn)識(shí)到高中數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的意義，形成科學(xué)的數(shù)學(xué)思維，將數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，并創(chuàng)新應(yīng)用到計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程中，在意識(shí)上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，建立起數(shù)學(xué)思維與計(jì)算機(jī)思想的有效連接，為將來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。